JP6028011B2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体や粉体等の流通対象物を流通させる流路の開閉や切り換えを行うためのバルブ装置に関する。

従来から、液体や粉体等の流通対象物を流通させる流路の開閉や切り換えを行うバルブ装置には、種々タイプのものがあり、その一つとして、回転バルブが提供されている。

かかるバルブ装置（回転バルブ）は、図６に示すように、所定の軸線Ｌ回りに回転可能に設けられるとともに、軸線Ｌと直交又は略直交する仮想面上を通って貫通する連通路Ｒ１が形成された弁体５００と、弁体５００を収容する弁体収容室ＶＲが形成されるとともに、弁体収容室ＶＲ内の弁体５００の連通路Ｒ１を介して互いに連通可能な少なくとも二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が形成されたハウジング５１０と、ハウジング５１０内で弁体収容室ＶＲに向いて開放する一方の主通路Ｒ２の開口回りに配置された環状のシート部材５２０と、軸線Ｌを通るようにハウジング５１０に挿通され、シート部材５２０に非接触な状態で軸線Ｌ方向における弁体５００の一端側で弁体５００を軸線Ｌ回りに回転させる第一ステム５３０と、軸線Ｌを通るように第一ステム５３０とは反対側でハウジング５１０に挿通され、軸線Ｌ方向における弁体５００の他端側で弁体５００をシート部材５２０に向けて傾動させる第二ステム５４０と、弁体５００と第二ステム５４０との間に配置され、弁体５００と第二ステム５４０とを接続する接続部５５０とを備えている。

また、接続部５５０は、角孔状且つ有底筒状の凹部５５１を有し、該凹部５５１に第二ステム５４０の一端部が挿入されている。接続部５５０における凹部５５１を有する側と反対側の部分は、軸線Ｌ方向における弁体５００の他端側に形成された接続部挿入部５０２に挿入されている。そして、凹部５５１に挿入されている第二ステム５４０の一端部は、軸線Ｌに対して偏心した柱状のカム部５４１を有している。カム部５４１は、軸線Ｌ回りに回転することにより、凹部５５１の内面に当接して該内面を押圧する押圧部５４１ａを有している（図７参照）。

上記構成のバルブ装置１００は、第一ステム５３０によって弁体５００を軸線Ｌ回りに回転させることで、弁体５００の連通路Ｒ１及びハウジング５１０の主通路Ｒ２，Ｒ３が連通した状態（流動対象物を流通させる状態）と、弁体５００の非貫通部分及び環状のシート部材５２０が互いに対向した状態とに切り換えることができるように構成されている。また、この種のバルブ装置１００は、弁体５００の非貫通部分がシート部材５２０に対向した状態で第二ステム５４０を軸線Ｌ回りに回転させることにより、カム部５４１の押圧部５４１ａが接続部５５０の凹部５５１内面を押圧し、この押圧力が弁体５００に伝達されて、弁体５００がシート部材５２０に向けて傾動するように構成されている。そして、弁体５００の非貫通部分とシート部材５２０とが密接し、連通路Ｒ１と主通路Ｒ２，Ｒ３との連通を遮断することができるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２３７３４４号公報

ところで、接続部５５０の凹部５５１に挿入されるカム部５４１の押圧部５４１ａは、弁体５００が傾動していない状態では、凹部５５１の内面と線接触又は略線接触の状態となっている。

しかしながら、この種のバルブ装置１００では、接続部５５０は、接続部挿入部５０２に略隙間なく嵌入される（固定される）ため、弁体５００が傾動すると該弁体５００とともに傾動する。一方、接続部５５０の凹部５５１に挿入される第二ステム５４０は、ハウジング５１０によって軸線Ｌ回りの回転のみが許容される構造となっているため、弁体５００や接続部５５０が傾動しても略垂直（主通路Ｒ２，Ｒ３の軸心に対して垂直）姿勢を維持する。従って、図７に示すように、弁体５００が傾動すると、カム部５４１の押圧部５４１ａと接続部５５０とは、点接触又は略点接触の状態、すなわち、接触面積が極めて小さい状態となる。このため、カム部５４１の押圧部５４１ａには局所的に大きな力が加わることとなる。従って、弁体５００の傾動が繰り返し行われると、押圧部５４１ａが次第に摩耗し、押圧部５４１ａによる押圧力が低下する。その結果、弁体５００をシート部材５２０に十分に押し付けることができなくなるという問題が生じ得る。

そこで、本発明は、第二ステムのカム部の押圧部の摩耗を抑制し、押圧力の低下を抑制することのできるバルブ装置を提供することを課題とする。

本発明に係るバルブ装置は、所定の軸線回りに回転可能に設けられるとともに、前記軸線と直交又は略直交する仮想面上を通って貫通する連通路が形成された弁体と、前記弁体を収容する弁体収容室が形成されるとともに、前記弁体収容室内の弁体の連通路を介して互いに連通可能な少なくとも二つの主通路が形成されたハウジングと、前記ハウジング内で前記弁体収容室に向いて開放する少なくとも一つの主通路の開口回りに配置された環状のシート部材と、前記軸線を通るように前記ハウジングに挿通され、前記軸線方向における前記弁体の一端側で前記弁体を前記軸線回りに回転させる第一ステムと、前記軸線を通るように前記第一ステムとは反対側で前記ハウジングに挿通され、前記軸線方向における前記弁体の他端側で前記弁体を前記シート部材に向けて傾動させる第二ステムと、前記弁体と前記第二ステムとの間に配置され、前記弁体と前記第二ステムとを接続する接続部とを備え、前記弁体は、前記他端側に形成された接続部保持部であって、前記接続部が保持される接続部保持部を有し、前記接続部は、前記第二ステムの一端部が挿入される空間を画定する内面を有する凹部を有し、前記第二ステムは、前記一端部に形成されたカム部であって、前記軸線に対して偏心したカム部を有し、前記カム部は、前記弁体の非貫通部分が前記シート部材と対向した状態で前記第二ステムを前記軸線回りに回転させることで、前記弁体を傾動させるように前記凹部の内面の少なくとも一部を押圧可能な押圧部を有するバルブ装置において、前記接続部は、前記押圧部からの押圧力を前記弁体に伝達して前記弁体を傾動させるとともに、前記弁体に対して相対的に回動するように構成されることを特徴とする。

上記構成のバルブ装置によれば、第一ステムによって弁体を軸線回りに回転させることで、弁体の連通路及びハウジングの主通路が連通した状態と、弁体の非貫通部分（連通路の開口の形成されていない部分）及び環状のシート部材（主通路の開口）が互いに対向した状態とに切り換えることができる。そして、弁体の非貫通部分がシート部材に対向した状態で第二ステムを軸線回りに回転させることで、押圧部が接続部の凹部内面を押圧し、この押圧力が弁体に伝達されて弁体がシート部材に向けて傾動する。その結果、弁体の非貫通部分とシート部材とが密接し、連通路と主通路との連通が遮断される。

そして、接続部は、弁体に対して相対的に回動するように構成されるため、弁体が傾動しても、第二ステム（カム部）と接続部とは、十分な接触面積を維持することができる。その結果、カム部の押圧部に局所的に大きな力が加わるのが抑制されるため、押圧部の摩耗を抑制し、押圧力の低下を抑制することができる。

本発明の一態様として、前記接続部保持部は、前記接続部が挿入される空間を画定する内面を有し、前記接続部は、前記接続部保持部の内面に対して摺動することにより前記弁体に対して相対的に回動可能となっていることが好ましい。このようにすれば、接続部を接続部保持部の内面に対して摺動させて弁体に対して回動させることができる。

本発明の他態様として、前記接続部保持部の内面は、周面及び底面を含み、前記接続部は、前記底面と対向する底対向面と、前記弁体の傾動方向に位置する前記周面と対向する第一周対向面と、前記弁体の傾動方向とは反対方向に位置する前記周面と対向する第二周対向面と、前記底対向面から突出した第一凸部であって、前記底面と摺動可能な第一凸部と、前記第一周対向面から突出した第二凸部であって、前記弁体の傾動方向に位置する前記周面と摺動可能な第二凸部と、前記第二周対向面から突出した第三凸部であって、前記弁体の傾動方向とは反対方向に位置する前記周面と摺動可能な第三凸部とを有することが好ましい。このようにすれば、接続部は、弁体に対して第一凸部、第二凸部及び第三凸部で支持されながら円滑に回動することができる。

本発明の他態様として、前記第一凸部、第二凸部及び第三凸部は、それぞれ頂点部分が円弧状をなすように形成されることが好ましい。このようにすれば、第一凸部、第二凸部及び第三凸部は、それぞれ接続部保持部の底面、弁体の傾動方向に位置する接続部保持部の周面及び弁体の傾動方向とは反対方向に位置する接続部保持部の周面と摺動し易くなる。その結果、接続部は、弁体に対して第一凸部、第一凸部及び第二凸部で支持されながらより円滑に回動することができる。

以上のように、本発明に係るバルブ装置によれば、第二ステムのカム部の押圧部の摩耗を抑制し、押圧力の低下を抑制することができるといった優れた効果を奏し得る。

本発明の一実施形態に係るバルブ装置の縦断面図であって、弁体の非貫通部分をシート部材と非接触で対向させた状態の縦断面図である。 同実施形態に係るバルブ装置の要部を拡大した縦断面図であって、弁体の非貫通部分をシート部材と非接触で対向させた状態の縦断面図である。 同実施形態に係るバルブ装置の要部を拡大した縦断面図であって、弁体の非貫通部分をシート部材と接触させて弁体が傾動した状態の縦断面図である。 図３のＡ部拡大図である。 本発明の別の実施形態に係るバルブ装置の要部を拡大した縦断面図であって、弁体の非貫通部分をシート部材と非接触で対向させた状態の縦断面図である。 従来のバルブ装置の縦断面図である。 図６のＢ部拡大図である。

以下、本発明の一実施形態に係るバルブ装置について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係るバルブ装置は、流通対象物を流通させる流路上に配設されて該流路の遮断と開放とを切り換える二方弁である。該バルブ装置は、図１及び図２に示すように、所定の軸線Ｌ回りに回転可能に設けられるとともに、軸線Ｌと直交又は略直交する仮想面上を通って貫通する連通路Ｒ１が形成された弁体２と、弁体２を収容する弁体収容室ＶＲが形成されるとともに、弁体収容室ＶＲ内の弁体２の連通路Ｒ１を介して互いに連通可能な二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が形成されたハウジング３と、ハウジング３内で弁体収容室ＶＲに向いて開放する一方の主通路Ｒ２の開口回りに配置された環状のシート部材４と、軸線Ｌを通るようにハウジング３に挿通され、軸線Ｌ方向における弁体２の一端側で弁体２を軸線Ｌ回りに回転させる第一ステム５と、軸線Ｌを通るように第一ステム５とは反対側でハウジング３に挿通され、軸線Ｌ方向における弁体２の他端側で弁体２をシート部材４に向けて傾動させる第二ステム６と、弁体２と第二ステム６との間に配置され、弁体２と第二ステム６とを接続する接続部７とを備える。弁体２は、他端側に形成された接続部保持部２２であって、接続部７が保持される接続部保持部２２を有し、接続部７は、第二ステム６の一端部が挿入される空間を画定する内面７１を有する凹部７１０を有し、第二ステム６は、一端部に形成されたカム部６１であって、軸線Ｌに対して偏心したカム部６１を有し、カム部６１は、弁体２の非貫通部分がシート部材４と対向した状態で第二ステム６を軸線Ｌ回りに回転させることで、弁体２を傾動させるように凹部７１０の内面７１の少なくとも一部を押圧可能な押圧部６１ａを有する。バルブ装置１において、接続部７は、押圧部６１ａからの押圧力を弁体２に伝達して弁体２を傾動させるとともに、弁体２に対して相対的に回動するように構成されている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、第一ステム５によって弁体２を軸線Ｌ回りに回転させることで、弁体２の連通路Ｒ１及びハウジング３の主通路Ｒ２，Ｒ３が連通した状態（流動対象物を流通させる状態）と、弁体２の非貫通部分（連通路Ｒ１の開口の形成されていない部分）及び環状のシート部材４（主通路Ｒ２の開口）が互いに対向した状態とに切り換えることができるように構成されている。また、バルブ装置１は、弁体２の非貫通部分がシート部材４に対向した状態で第二ステム６を軸線Ｌ回りに回転させることで、カム部６１の押圧部６１ａが接続部７の凹部７１０内面７１を押圧し、この押圧力が弁体２に伝達されて弁体２がシート部材４に向けて傾動するように構成されている。その結果、弁体２の非貫通部分とシート部材４とが密接し、連通路Ｒ１と主通路Ｒ２，Ｒ３との連通を遮断するように構成されている。

本実施形態に係る弁体２は、略球状に形成され、弁体２の略中心を通る真っ直ぐな丸孔で構成される連通路Ｒ１が形成されている。また、弁体２は、軸線Ｌ方向における一端側に第一ステム５を挿入するための第一ステム挿入部２１が形成されているとともに、第一ステム挿入部２１とは反対側（他端側）に、接続部７を保持するための接続部保持部２２が形成されている。

第一ステム挿入部２１は、角孔状に形成された非貫通状態の凹部であって、第一ステム５が挿入される凹部を有している。

接続部保持部２２は、第一ステム挿入部２１と同様、角孔状に形成された非貫通状態の凹部であって、接続部７が挿入される空間を画定する内面２２０を有する凹部を有している。接続部保持部２２の内面２２０は、周面２２１，２２２と底面２２３とを含んでいる。

接続部保持部２２の周面のうち、弁体２が傾動する方向に位置する面（以下、第一被押圧面という）２２１には、接続部７が当接している。これにより、第二ステム６のカム部６１の押圧部６１ａからの接続部７への押圧力は、接続部７から第一被押圧面２２１に伝達される。その結果、弁体２は、傾動するように構成される。

本実施形態においては、押圧部６１ａによる押圧で弁体２をシート部材４側に傾動させた状態（弁体２がシート部材４に密接した状態）から反対側に強制的に変位させる（弁体２をシート部材４から離間させる）ために、接続部保持部２２の周面は、弁体２が傾動する方向と反対側に位置する面（以下、第二被押圧面という）２２２をも備えている。

本実施形態に係るハウジング３は、弁体収容室ＶＲ及び他方の主通路Ｒ３を画定するメインフレーム３０と、一方の主通路Ｒ２を画定するサブフレーム３１とを備えている。

メインフレーム３０は、弁体２を内装する弁体収容室ＶＲを画定する本体部３００と、本体部３００の一端に連設されたメインフランジ部３０１と、本体部３００の他端に連設されて他方の主通路Ｒ３を画定する主通路形成部３０２と、第一ステム５を挿通するための第一ステム挿通部３０３と、第二ステム６を挿通するための第二ステム挿通部３０４とで構成されている。

本体部３００は、両端が開口した筒状に形成され、弁体２を非接触状態で収容できる弁体収容室ＶＲを画定（形成）している。また、メインフランジ部３０１は、環状に形成され、本体部３００と同心をなして一方の面が本体部３００の一端に連結されている。本実施形態に係るメインフランジ部３０１は、サブフレーム３１側に向く面上に後述するシート部材固定手段３２が嵌着可能な円環状の凹部３０５が開口と同心で形成されている。

主通路形成部３０２は、環状に形成され、他方の主通路Ｒ３を画定している。そして、主通路形成部３０２は、主通路Ｒ３が本体部３００の弁体収容室ＶＲと同心をなすように、一端部が本体部３００の他端に連結されている。本実施形態において、主通路形成部３０２は、配管を接続すべく他端にフランジ部３０２ａが設けられている。

第一ステム挿通部３０３は、本体部３００の外周の一部に連設されており、軸線Ｌと略同心をなす第一貫通孔Ｈ１が穿設されている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、第一ステム挿通部３０３の第一貫通孔Ｈ１に対して第一ステム５を固定するための第一ステム固定部材３３が挿入されている。本実施形態に係るバルブ装置１は、第一ステム固定部材３３の外向きに開口した部分に筒状のガスケットＧが内嵌されており、ガスケットＧによって第一ステム５の軸線Ｌ回りでの回転を許容しつつ該第一ステム５回りが封止されている。

第二ステム挿通部３０４は、弁体収容室ＶＲ（本体部３００）を挟んで第一ステム挿通部３０３の反対側に設けられている。そして、第二ステム挿通部３０４には、弁体２の軸線Ｌと略同心をなして貫通した第二貫通孔Ｈ２が設けられている。本実施形態に係るバルブ装置１は、第二ステム挿通部３０４の第二貫通孔Ｈ２に対して第二ステム６を固定するための第二ステム固定部材３５が挿入されている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、第二ステム６の大径部６０の軸線方向の両側にパッキンＣ，Ｃが介設されるとともに、第二ステム固定部材３５の外向きに開口した部分に筒状のガスケットＧが内嵌されており、パッキンＣ，Ｃ及びガスケットＧによって第二ステム６の軸線Ｌ回りでの回転を許容しつつ第二ステム６回りが封止されている。

サブフレーム３１は、メインフレーム３０に取り付けられるもので、本体部３００に連結するための連結用フランジ部３１０と、連結用フランジ部３１０に一端が連設された筒状部３１１と、筒状部３１１の他端に連設された配管接続用フランジ部３１２とを備えている。

連結用フランジ部３１０は、環状に形成され、本体部３００及びメインフランジ部３０１と同心をなすようにメインフランジ部３０１にネジ固定されている。また、筒状部３１１は、連結用フランジ部３１０に対して同心になるように設けられている。配管接続用フランジ部３１２は、環状に形成され、筒状部３１１に対して同心になるように一方の面側が筒状部３１１に固定されている。

シート部材４は、サブフレーム３１に形成されたシート部材収容部３１４に対して同心で挿入可能な環状に形成されており、一端部に弁体２の連通路Ｒ１の周囲に接触可能な環状のシール部４０が突設されている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、シート部材４が孔中心方向で移動可能にシート部材収容部３１４内に収容されるとともに、シート部材４と一緒にシート部材収容部３１４内に付勢手段（本実施形態においては皿バネ）３１５が収容されている。

そして、本実施形態に係るシート部材４は、シール部４０が弁体収容室ＶＲ側に突出するように形成されている。これにより、弁体２がシート部材４側に向けて傾動したときにシール部４０が全長（全周）に亘って弁体２の外周面と接触できるようになっている。なお、シート部材４の材質は、流通対象物の性状や該バルブ装置１の使用環境に応じて（耐熱や耐薬などを考慮して）選択されるが、弁体２の外周面との密性を確保するために、天然ゴム、合成ゴム（ニトリルゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴムなどの合成ゴム）、四フッ化エチレンゴム樹脂等の弾性材料を主体に成型されることが好ましい。

第一ステム５は、ハウジング３の第一ステム挿通部３０３の第一貫通孔Ｈ１に挿通され、一端側がハウジング３の外側に位置する一方、他端側がハウジング３の内部に位置するようになっている。第一ステム５は、一端部にハンドルやアクチュエータ（図示しない）が取り付けられ、該ハンドル操作やアクチュエータの作動により、軸線Ｌ回りで回転するようになっている。

第一ステム５は、他端部に弁体収容室ＶＲ内の弁体２の第一ステム挿入部２１に挿入されるトルク伝達部５１であって、軸線Ｌと直交方向に広がり、第一ステム挿入部２１の内面に面接触可能なトルク伝達部５１を有している。トルク伝達部５１は、第一ステム５の軸線Ｌ回りの回転力（回転トルク）を第一ステム挿入部２１の内面に伝達し、弁体２を軸線Ｌ回りに回転させるとともに、連通路Ｒ１の孔中心及び軸線Ｌに対して交差方向に弁体２が傾倒することを許容するように形成されている。

第二ステム６は、ハウジング３の第二ステム挿通部３０４の第二貫通孔Ｈ２に挿通され、一端側がハウジング３の内部に位置する一方、他端側がハウジング３の外側に位置するようになっている。第二ステム６は、他端部にハンドルやアクチュエータ（図示しない）が取り付けられ、該ハンドル操作やアクチュエータの作動により、軸線Ｌ回りで回転するようになっている。

第二ステム６は、図２に示すように、一端部に柱状のカム部６１を有し、柱状のカム部６１の周面の一部は、押圧部６１ａをなしている。カム部６１は、接続部７の凹部７１０に挿入されるようになっている。本実施形態においては、弁体２の非貫通部分がシート部材４に対向した状態で第二ステム６を軸線Ｌ回りの一方向に回転させることで、カム部６１の押圧部６１ａが接続部７の凹部７１０内面７１を押圧するように構成されている。一方、第一ステム６を軸線Ｌ回りの他方向に回転させることで、押圧部６１ａによる押圧が解除され、弁体２の軸線Ｌ回りの回転を許容できるように構成されている。

接続部７は、弁体２と第二ステム６との間、より具体的には、接続部保持部２２と第二ステム６との間に配置され、弁体２と第二ステム６とを接続するように構成されている。

本実施形態に係る接続部７は、角孔状且つ有底筒状の凹部７１０を有し、該凹部７１０に第二ステム６のカム部６１が挿入される。また、接続部７における凹部７１０を有する側と反対側の部分は、接続部保持部２２に保持されている。具体的には、接続部７における凹部７１０を有する側と反対側の部分は、接続部保持部２２の、内面２２０を有する凹部に挿入されている。そして、接続部７は、接続部保持部２２の内面２２０に対して摺動することにより弁体２に対して相対的に回動可能となっている。

本実施形態に係る接続部７は、外面７３が、少なくとも接続部保持部２２の底面２２３と対向する底対向面７３１と、弁体２の傾動方向に位置する接続部保持部２２の周面（第一被押圧面）２２１と対向する第一周対向面７３２と、弁体２の傾動方向とは反対方向に位置する接続部保持部２２の周面（第二被押圧面）２２２と対向する第二周対向面７３３とから構成されている。また、接続部７は、底対向面７３１から軸線Ｌ方向下方に突出した第一凸部７３４であって、接続部保持部２２の底面２２３に摺動可能な第一凸部７３４と、第一周対向面７３２から軸線Ｌ方向と略直交する方向に突出した第二凸部７３５であって、第一被押圧面２２１と摺動可能な第二凸部７３５と、第二周対向面７３３から軸線Ｌ方向と略直交する方向に突出した第三凸部７３６であって、第二被押圧面２２２と摺動可能な第三凸部７３６とを有している。

本実施形態に係る第一凸部７３４は、頂点部分が円弧状をなすように形成されている。具体的に、第一凸部７３４は、底対向面７３１を、連通路Ｒ１（弁体２の非貫通部分がシート部材４と対向した状態における連通路Ｒ１）の軸心方向に延在するように配置される半円筒状の凸部として構成されている。従って、第一凸部７３４は、頂点部分が接続部保持部２２の底面２２３に対して接触している。これに伴い、第一凸部７３４は、接続部７が弁体２に対して回動するとき、接続部保持部２２の底面２２３上を摺動する。

本実施形態に係る第二凸部７３５は、頂点部分が円弧状をなすように形成されている。具体的に、第二凸部７３５は、第一周対向面７３２を、連通路Ｒ１（弁体２の非貫通部分がシート部材４と対向した状態における連通路Ｒ１）の軸心方向に延在するように配置される半円筒状の凸部として構成されている。従って、第二凸部７３５は、頂点部分が接続部保持部２２の第一被押圧面２２１に対して接触している。これに伴い、第二凸部７３５は、接続部７が弁体２に対して回動するとき、第一被押圧面２２１上を摺動する。

本実施形態に係る第三凸部７３６は、第二凸部７３５と同様、頂点部分が円弧状をなすように形成されている。具体的に、第三凸部７３６は、第二周対向面７３３を、連通路Ｒ１（弁体２の非貫通部分がシート部材４と対向した状態における連通路Ｒ１）の軸心方向に延在するように配置される半円筒状の凸部として構成されている。従って、第三凸部７３６は、頂点部分が接続部保持部２２の第二被押圧面２２２に対して接触している。これに伴い、第三凸部７３６は、接続部７が弁体２に対して回動するとき、第二被押圧面２２２上を摺動する。

このように、接続部７には、外面７３に３つの凸部、具体的には、底対向面７３１、第一周対向面７３２及び第二周対向面７３３にそれぞれ第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６が設けられている。これにより、接続部７は、弁体２に対して第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６で支持されながら回動可能となっている。本実施形態に係る接続部７は、弁体２に対して第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６の頂点部分を通る略弧状の軌跡に沿って回動可能となっている。すなわち、接続部７は、第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６が接続部保持部２２の底面２２３、第一被押圧面２２１及び第二被押圧面２２２上を摺動することで、弁体２に対して回動可能となっている。具体的に、接続部７は、弁体２がシート部材４に向けて傾動するとき、図３及び図４に示すように、第一凸部７３４が接続部保持部２２の底面２２３上を傾動方向に摺動しつつ第二凸部７３５が接続部保持部２２の第一被押圧面２２１上を上方向に摺動し、第三凸部７３６が接続部保持部２２の第二被押圧面２２上を下方向に摺動することで、弁体２に対して回動するようになっている。これに伴い、接続部７は、弁体２に対して弁体２の傾動方向とは反対方向に相対的に回動する。すなわち、弁体２の回動軸と接続部７の回動軸とは、それぞれ平行となるように構成されている。その結果、弁体２が傾動しても、接続部７は傾動せず、第二ステム６（カム部６１）との接触状態を十分に維持するようになる。すなわち、接続部７は、弁体２が傾動するとき、弁体２に対して第二ステム６に追従するようにして回動する。

第二凸部７３５は、上記の如く、弁体２が傾動する際、第一被押圧面２２１上を摺動することで弁体２に対する接続部７の回動を補助する機能を有するが、それ以外に、押圧部６１ａからの押圧力を弁体２に伝達して弁体２を傾動させる機能をも有している。すなわち、第二凸部７３５は、押圧部６１ａの押圧力を弁体２に伝達する機能をも兼ねている。これにより、弁体２の非貫通部分がシート部材４に対向した状態で第二ステム６を軸線Ｌ回りに一方向に回転させることで、押圧部６１ａの押圧力は、接続部７に伝達され、さらに接続部７の第二凸部７３５から弁体２（第一被押圧面２２１）に伝達されるようになっている。

本実施形態に係るバルブ装置１は、以上の構成からなり、次に、本実施形態に係るバルブ装置１の作動について説明する。なお、以下において、サブフレーム３１に形成される一方の主通路Ｒ２側からメインフレーム３０に形成される他方の主通路Ｒ３に向けて流通対象物を流通させることを前提に説明する。

まず、流通対象物を流通させるにあたり、弁体２の連通路Ｒ１の一端開口を一方の主通路Ｒ２と対向させる。すなわち、連通路Ｒ１の開口を流通対象物の流通方向の上流側に向ける。この状態で、二つの主通路Ｒ２，Ｒ３と弁体２の連通路Ｒ１とが同心又は略同心をなし、二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が弁体２の連通路Ｒ１を介して連通した状態になる。また、弁体２がシート部材４に対して非接触状態で維持することになる。

そして、一方の主通路Ｒ２側（上流側の主通路Ｒ２）から流通対象物を流通させると、流通対象物は、弁体２の連通路Ｒ１を通って他方の主通路Ｒ３側（下流側の主通路Ｒ３）へ流通する。

流通対象物の流通を許容した状態から主通路Ｒ２，Ｒ３を遮断する場合、第二ステム６をそのままの状態で維持させつつ第一ステム５のみを回転させる。そうすると、第一ステム５の回転力が弁体２に伝達され、該弁体２が９０°回転する。

このように、第二ステム６を回転させることなく弁体２を回転させるとき、第二ステム６のカム部６１の押圧部６１ａは、接続部７の凹部７１０内面７１を押圧しない状態（弁体２を傾動させるような押圧力を作用させない状態）を維持する。そして、弁体２は、シート部材４に対して非接触状態のままで維持されつつ軸線Ｌ回りに回転し、該弁体２の非貫通部分が一方の主通路Ｒ２（シート部材４）に対して隙間をあけた状態で対向するとともに、第一ステム５のトルク伝達部５１を支点にしてシート部材４側への傾動が許容された状態になる。

そして、第一ステム５を回転させることなく第二ステム６を回転させると、押圧部６１ａが弁体２の傾動方向に位置する接続部７（凹部７１０）の内面７１の一部を押圧し、この押圧力が接続部７の第二凸部７３５を介して接続部保持部２２の第一被押圧面２２１に伝達される。その結果、弁体２はシート部材４側に押圧され、その押圧力で弁体２が傾動しようとする。このとき、第一ステム５の先端（弁体２を支持した支持点）を傾動支点にして弁体２が傾動し、弁体２が所定量傾動した状態で、弁体２の非貫通部分がシート部材４に圧接して弁体２とハウジング３との間がシールされる結果、一方の主通路Ｒ２（二つの主通路Ｒ２，Ｒ３間）が遮断され、流通対象物の流通が阻止される。

主通路Ｒ２が遮断されるとき、弁体２はシート部材４側に傾いているが、接続部７は、外面７３から突出した３つの凸部、すなわち、第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６によって弁体２とは反対方向に回動する。従って、接続部７と第二ステム６（カム部６１）との接触状態が十分に維持されて第二ステム６のカム部６１に局所的に大きな力が加わるのが抑制される。

そして、この状態から流通対象物を流通する状態に切り換えるには、第二ステム６を逆回転（弁体２をシート部材４側に変位させる場合とは反対側に回転）させると、第二ステム挿通部３０４に対する押圧部６１ａの当接位置が変わり、傾倒していた弁体２が起きてシート部材４から離間することになる。

その結果、弁体２が元の位置に復帰し、弁体２とシート部材４とが非接触状態（略一定の間隔）に戻ることになる。そして、第二ステム６を回転させることなく第一ステム５を逆回転（弁体２の非貫通部分をシート部材４と対向させる場合とは反対側に回転）させると、弁体２がシート部材４に対して非接触状態で回転し、二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が弁体２の連通路Ｒ１を介して連通して流通対象物の流通を許容した状態に戻ることになる。

以上のように、本実施形態に係るバルブ装置１は、所定の軸線Ｌ回りに回転可能に設けられるとともに、軸線Ｌと直交又は略直交する仮想面上を通って貫通する連通路Ｒ１が形成された弁体２と、弁体２を収容する弁体収容室ＶＲが形成されるとともに、弁体収容室ＶＲ内の弁体２の連通路Ｒ１を介して互いに連通可能な二つの主通路Ｒ２，Ｒ３が形成されたハウジング３と、ハウジング３内で弁体収容室ＶＲに向いて開放する一方の主通路Ｒ２の開口回りに配置された環状のシート部材４と、軸線Ｌを通るようにハウジング３に挿通され、軸線Ｌ方向における弁体２の一端側で弁体２を軸線Ｌ回りに回転させる第一ステム５と、軸線Ｌを通るように第一ステム５とは反対側でハウジング３に挿通され、軸線Ｌ方向における弁体２の他端側で弁体２をシート部材４に向けて傾動させる第二ステム６と、弁体２と第二ステム６との間に配置され、弁体２と第二ステム６とを接続する接続部７とを備える。そして、弁体２は、他端側に形成された接続部保持部２２であって、接続部７が保持される接続部保持部２２を有し、接続部７は、第二ステム６の一端部が挿入される空間を画定する内面７１を有する凹部７１０を有し、第二ステム６は、一端部に形成されたカム部６１であって、軸線Ｌに対して偏心したカム部６１を有し、カム部６１は、弁体２の非貫通部分がシート部材４と対向した状態で第二ステム６を軸線Ｌ回りに回転させることで、弁体２を傾動させるように凹部７１０の内面７１の少なくとも一部を押圧可能な押圧部６１ａを有する。また、バルブ装置１において、接続部７は、押圧部６１ａからの押圧力を弁体２に伝達して弁体２を傾動させるとともに、弁体２に対して相対的に回動するように構成されている。

かかるバルブ装置１によれば、第一ステム５によって弁体２を軸線Ｌ回りに回転させることで、弁体２の連通路Ｒ１及びハウジング３の主通路Ｒ２，Ｒ３が連通した状態と、弁体２の非貫通部分（連通路Ｒ１の開口の形成されていない部分）及び環状のシート部材４（主通路Ｒ２の開口）が互いに対向した状態とに切り換えることができる。そして、弁体２の非貫通部分がシート部材４に対向した状態で、第二ステム６を軸線Ｌ回りに回転させることで、押圧部６１ａが接続部７の凹部７１０内面７１を押圧し、この押圧力が弁体２に伝達されて弁体２がシート部材４に向けて傾動する。その結果、弁体２の非貫通部分とシート部材４とが密接し、連通路Ｒ１と主通路Ｒ２，Ｒ３との連通が遮断される。

そして、接続部７は、弁体２に対して相対的に回動するように構成されるため、弁体２が傾動しても、第二ステム６（カム部６１）と接続部７とは十分な接触面積を維持できる。その結果、押圧部６１ａに局所的に大きな力が加わるのが抑制されるため、押圧部６１ａの摩耗を抑制して押圧力の低下を抑制することができる。また、従来は、第二ステム６（カム部６１）と接続部７との接触面積が極めて小さくなることで、押圧部６１ａに局所的に大きな力が加わることの対策として、第二ステム６（カム部６１）と接続部７との接触部分の面取りなどを行う場合もあったが、本実施形態に係るバルブ装置１では、押圧部６１ａに局所的に大きな力が加わるのを抑制できるため、接触部分の面取りの必要もない。

また、本実施形態において、接続部保持部２２は、接続部７が挿入される空間を画定する内面２２０を有し、接続部７は、接続部保持部２２の内面２２０に対して摺動することにより弁体２に対して相対的に回動可能とすることができる。このようにすれば、接続部７を接続部保持部２２の内面２２０に対して摺動させて弁体２に対して回動させることができる。

また、本実施形態において、接続部保持部２２の内面２２０は、周面２２１，２２２及び底面２２３を含み、接続部７は、底面２２３と対向する底対向面７３１と、弁体２の傾動方向に位置する周面（第一被押圧面）２２１と対向する第一周対向面７３２と、弁体２の傾動方向とは反対方向に位置する周面（第二被押圧面）２２２と対向する第二周対向面７３３と、底対向面７３１から突出した第一凸部７３４であって、底面２２３と摺動可能な第一凸部７３４と、第一周対向面７３２から突出した第二凸部７３５であって、弁体２の傾動方向に位置する周面（第一押圧面）２２１と摺動可能な第二凸部７３５と、第二周対向面７３３から突出した第三凸部７３６であって、弁体２の傾動方向とは反対方向に位置する周面（第二被押圧面）２２２と摺動可能な第三凸部７３６とを有することができる。これにより、接続部７は、弁体２に対して第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６で支持されながら円滑に回動することができる。

また、本実施形態において、第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６は、それぞれ頂点部分が円弧状をなすように形成されることができる。これにより、第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６は、それぞれ接続部保持部２２の底面２２３、第一被押圧面２２１及び第二被押圧面２２２と摺動し易くなる。その結果、接続部７は、弁体２に対して第一凸部７３４、第一凸部７３５及び第二凸部７３６で支持されながらより円滑に回動することができる。

尚、本発明のバルブ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態において、シート部材４を主通路Ｒ２の孔中心方向に移動可能に設けるとともに、該シート部材４を弁体収容室ＶＲ（弁体２）側に付勢する付勢手段３１５を設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、シート部材４を一定位置に固定するようにしてもよい。

上記実施形態において、一方の主通路Ｒ２側から流通対象物を流通させることを前提に、流通対象物を流通させる状態で弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口を一方の主通路Ｒ２側に向けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、他方の主通路Ｒ３側から流通対象物を流通させるようにしてもよい。この場合、流通対象物を流通させる状態で弁体２の連通路Ｒ１の一方の開口を他方の主通路Ｒ３側に向けるようにすればよい。

上記実施形態において、接続部７の第一凸部７３４、第二凸部７３５及び第三凸部７３６は、底対向面７３１、第一周対向面７３２及び第二周対向面７３３から突出し、且つこれらの面７３１，７３２，７３３を延在するようにして配置された半円筒状の凸部として構成されたが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、第一凸部７３４ａ、第二凸部７３５ａ及び第三凸部７３６ａを段差なく連続させて、接続部７の外面７３ａが断面視楕円形状（又は円弧状）をなすようにしてもよい。すなわち、接続部７は、押圧部６１ａからの押圧力を弁体２に伝達して弁体２を傾動させるとともに、弁体２に対して相対的に回動するように構成されるものであれば、接続部７の外面７３の形状はどのような形状であってもよい。

上記実施形態において、接続部保持部２２の凹部を角孔状としたが、これに限定されるものではない。例えば、凹部を球状、略球状又は半球状等とし、接続部７の外面７３も接続部保持部２２の凹部の形状に合わせて球状、略球状又は半球状等としてもよい。この場合、接続部７は、接続部保持部２２の内面に対して摺動することにより弁体２に対して相対的に回動可能となる。

上記実施形態において、カム部５４１を柱状としたが、これに限定されるものではない。すなわち、上記実施形態では、接続部７の凹部７１０内面７１の周面が軸線Ｌと略平行するように延びていたが、例えば、周面が傾斜していたり、屈曲等している場合には、カム部５４２の外周も接続部７の該凹部７１０の周面に沿うような形状としてもよい。

１…バルブ装置、２…弁体、３…ハウジング、４…シート部材、５…第一ステム、６…第二ステム、７…接続部、２１…第一ステム挿入部、２２…接続部保持部、３０…メインフレーム、３１…サブフレーム、４０…シール部、６１…カム部、６１ａ…押圧部、７１…接続部の内面、７３…接続部の外面、２２１…第一被押圧面、２２２…第二被押圧面、２２３…接続部保持部の底面、３０３…第一ステム挿通部、３０４…第二ステム挿通部、７１０…接続部の凹部、７３１…接続部の底対向面、７３２…接続部の第一周対向面、７３３…接続部の第二周対向面、７３４…接続部の第一凸部、７３５…接続部の第二凸部、７３６…接続部の第三凸部、Ｃ…パッキン、Ｇ…ガスケット、Ｈ１…第一貫通孔、Ｈ２…第二貫通孔、Ｌ…軸線、Ｒ１…連通路、Ｒ２，Ｒ３…主通路、ＶＲ…弁体収容室

Claims (4)

1. 所定の軸線回りに回転可能に設けられるとともに、前記軸線と直交又は略直交する仮想面上を通って貫通する連通路が形成された弁体と、前記弁体を収容する弁体収容室が形成されるとともに、前記弁体収容室内の弁体の連通路を介して互いに連通可能な少なくとも二つの主通路が形成されたハウジングと、前記ハウジング内で前記弁体収容室に向いて開放する少なくとも一つの主通路の開口回りに配置された環状のシート部材と、前記軸線を通るように前記ハウジングに挿通され、前記軸線方向における前記弁体の一端側で前記弁体を前記軸線回りに回転させる第一ステムと、前記軸線を通るように前記第一ステムとは反対側で前記ハウジングに挿通され、前記軸線方向における前記弁体の他端側で前記弁体を前記シート部材に向けて傾動させる第二ステムと、前記弁体と前記第二ステムとの間に配置され、前記弁体と前記第二ステムとを接続する接続部とを備え、前記弁体は、前記他端側に形成された接続部保持部であって、前記接続部が保持される接続部保持部を有し、前記接続部は、前記第二ステムの一端部が挿入される空間を画定する内面を有する凹部を有し、前記第二ステムは、前記一端部に形成されたカム部であって、前記軸線に対して偏心したカム部を有し、前記カム部は、前記弁体の非貫通部分が前記シート部材と対向した状態で前記第二ステムを前記軸線回りに回転させることで、前記弁体を傾動させるように前記凹部の内面の少なくとも一部を押圧可能な押圧部を有するバルブ装置において、前記接続部は、前記押圧部からの押圧力を前記弁体に伝達して前記弁体を傾動させるとともに、前記弁体に対して相対的に回動するように構成されることを特徴とするバルブ装置。
2. 前記接続部保持部は、前記接続部が挿入される空間を画定する内面を有し、前記接続部は、前記接続部保持部の内面に対して摺動することにより前記弁体に対して相対的に回動可能となっていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記接続部保持部の内面は、周面及び底面を含み、前記接続部は、前記底面と対向する底対向面と、前記弁体の傾動方向に位置する前記周面と対向する第一周対向面と、前記弁体の傾動方向とは反対方向に位置する前記周面と対向する第二周対向面と、前記底対向面から突出した第一凸部であって、前記底面と摺動可能な第一凸部と、前記第一周対向面から突出した第二凸部であって、前記弁体の傾動方向に位置する前記周面と摺動可能な第二凸部と、前記第二周対向面から突出した第三凸部であって、前記弁体の傾動方向とは反対方向に位置する前記周面と摺動可能な第三凸部とを有することを特徴とする請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記第一凸部、第二凸部及び第三凸部は、それぞれ頂点部分が円弧状をなすように形成されることを特徴とする請求項３に記載のバルブ装置。

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